Laser-Partikelgrößenanalysator

Erstens ist das Grundkonzept der Partikelgrößenanalyse (1) Partikel: mit einer bestimmten Größe und Form kleiner Objekte, die Grundeinheit der Zusammensetzung des Pulvers. Es ist sehr klein, aber mikroskopisch, enthält aber viele Moleküle und Atome. (2) Partikelgröße: Partikelgröße. (3) Partikelgrößenverteilung: eine bestimmte Art, eine Reihe von Partikeln unterschiedlicher Partikelgröße zu reflektieren Prozentsatz des Gesamtpulvers, (4) Darstellung der Partikelgrößenverteilung: Tabellenmethode (Intervallverteilung und kumulative Verteilung), grafische Methode, Funktionsmethode, gemeinsame RR-Verteilung, Normalverteilung, (5) Partikelgröße: Partikeldurchmesser (6) Äquivalente Partikelgröße: Wenn ein Partikel physikalischer Eigenschaften und homogene kugelförmige Partikel gleich oder ähnlich sind, verwenden wir die kugelförmigen Partikel straightDiameter, um den Durchmesser der tatsächlichen Partikel darzustellen. (7) D10 die kumulative Verteilung von 10% der entsprechenden Partikelgröße; D50 erreichte die kumulative Verteilung des Prozentsatzes 50% der entsprechenden Partikelgröße; auch als Median oder Median der Partikelgröße bezeichnet; D90 erreichte die kumulative Verteilung des Prozentsatzes 90% der entsprechenden Partikelgröße; D (4,3) volumen- oder massendurchschnittliche Partikelgröße; Zweitens die üblicherweise verwendete Partikelgrößenmessmethode (1) Siebmethode (2) Sedimentationsmethode (Schwerkraftsedimentationsmethode, Zentrifugalsedimentationsmethode) (3) Widerstandsmethode (Kurt-Partikelzähler) ) (4) Mikroskop (bild) methode (5) elektronenmikroskopie (6) ultraschallmethode (7) atmungsaktive methode (8) laserbeugungsmethodeVorteile und Nachteile verschiedener MethodenSiebmethode: Vorteile: einfach, intuitiv, niedrige Kosten für Ausrüstung, häufig verwendet in Proben größer als 40 μm. Nachteile: kann nicht für 40μm feine Probe verwendet werden; Ergebnisse durch menschliche Faktoren und Siebverformung von größerer Auswirkung.Mikroskop: Vorteile: einfach, intuitiv, kann morphologische Analyse sein. Nachteile: langsam, schlecht repräsentativ, kann nicht ultrafeine Partikel messen.Sedimentationsmethode (einschließlich Schwerkraftablagerung und Zentrifugalablagerung): Vorteile: einfach zu bedienen, das Instrument kann kontinuierlich laufen, niedriger Preis, Genauigkeit und Wiederholbarkeit ist besser, der Testbereich ist größer. Nachteile: Die Testzeit ist länger. Widerstandsmethode: Vorteile: Einfach zu bedienen, die Gesamtzahl der Partikel kann gemessen werden, das äquivalente Konzept klar, schnell, gute Genauigkeit. Nachteile: Der Testbereich ist klein, kann leicht von Partikeln blockiert werden, die Medien sollten strenge elektrische Eigenschaften aufweisen. Elektronenmikroskopie: Vorteile: Geeignet zum Testen von ultrafeinen Partikeln oder auch Nanopartikeln, hohe Auflösung. Nachteile: weniger Probe, schlechte Darstellung, das Instrument ist teuer. Ultraschallmethode: Vorteile: direkte Messung hoher Zellstoffkonzentrationen. Nachteile: geringe Auflösung.Lüftungsmethode: Vorteile: Gerätepreise sind niedrig, müssen die Probe nicht dispergieren, magnetische Partikel können Pulver gemessen werden. Nachteile: kann nur die durchschnittliche Partikelgröße erhalten, kann die Partikelgrößenverteilung nicht messen. Lasermethode: Vorteile: einfach zu bedienen, schneller Test, Testbereich, Wiederholbarkeit und Genauigkeit, und kann online und trocken gemessen werden. Nachteile: Die vom Verteilungsmodell beeinflussten Ergebnisse sind umso teurer, je höher die Kosten des Instruments sind. Drittens begann das Grundprinzip des Laser-Partikelgrößenanalysators mit der Laserbeugungstechnologie in der Kleinwinkelstreuung, weshalb diese Technologie auch folgenden Namen trägt: Fraunhofer-Beugungsmethode ( Näherungsweise) Positives LichtstreuungsverfahrenKleinwinkel - Laserstreuungsverfahren (LALLS) Gegenwärtig wurde diese Technologie erweitert, um neben der Näherungstheorie wie Fraunhofer - Beugung und unregelmäßiger Beugung auch die Lichtstreuung in einem größeren Winkelbereich einzubeziehen Die Mie-Theorie wird heute von den Instrumentenherstellern als einer der wichtigsten Vorteile ihrer Produkte verwendet. Mickeys Theorie ist nach einem deutschen Wissenschaftler benannt. Es beschreibt die gleichmäßigen kugelförmigen Partikel im gleichmäßigen, nicht absorbierenden Medium und dessen Umgebung im Raum der Strahlung, wobei die Partikel vollständig transparent sein können oder vollständig absorbiert werden können. Die Miller'sche Theorie beschreibt, dass Lichtstreuung ein Resonanzphänomen ist. Wenn eine bestimmte Wellenlänge des Strahls auf ein Partikel trifft, erzeugt das Partikel eine elektromagnetische Schwingung mit der gleichen Frequenz wie die emittierte Lichtquelle - unabhängig von der Wellenlänge des Lichts, dem Partikeldurchmesser und dem Brechungsindex der Partikel und des Mediums. Die Partikel werden auf eine bestimmte Wellenlänge abgestimmt und empfangen, und die Energie wird innerhalb einer bestimmten räumlichen Winkelverteilung sowie über ein Relais wieder abgegeben. Nach der Mie-Theorie ist es möglich, Mehrfachschwingungen mit verschiedenen Wahrscheinlichkeiten zu erzeugen, und es besteht ein gewisser Zusammenhang zwischen dem Querschnitt der optischen Einwirkung und der Partikelgröße, der Lichtwellenlänge und dem Brechungsindex der Partikel und des Mediums . Wenn Sie die Mie-Theorie verwenden, müssen Sie den Brechungsindex und den Absorptionskoeffizienten der Probe und des Mediums kennen. Die Fraunhofer-Theorie ist nach einem deutschen Physiker, Franco und Fader, benannt, der auf Streuung am Kornrand beruht und nur kann auf völlig undurchsichtige Partikel und kleine Streuwinkel aufgebracht werden. Wenn die Partikelgröße kleiner oder gleich der Wellenlänge ist, ist die Fraunhofer-Annahme, dass der Extinktionskoeffizient konstant ist, nicht mehr anwendbar (es ist eine Annäherung an die Mie-Theorie, dh, die Mi- Theorie der imaginären Teilmengen wird ignoriert und das Licht ignoriert Streukoeffizient und Absorptionskoeffizient, dh alle optischen Dispergiermittel- und Dispersionsparameter sind auf 1 eingestellt, die mathematische Behandlung ist viel einfacher, die Farbe des Materials und die kleinen Partikel sind auch viel größer. Die ungefähre Mickey-Theorie ist nicht anwendbar die Emulsion) .Der Laser-Partikelgrößenanalysator basiert auf dem Phänomen der Lichtbeugung, wenn das Licht durch die Partikel beim Beugungsphänomen (seine Essenz ist die Wechselwirkung von elektromagnetischen Wellen und Substanzen). Der Winkel des gebeugten Lichts ist umgekehrt proportional zur Partikelgröße. Unterschiedliche Partikelgrößen durch den Laserstrahl, wenn das Beugungslicht in verschiedene Positionen fällt, reflektieren die Ortsinformationen die Partikelgröße. die gleichen großen Partikel durch den Laserstrahl, wenn das Beugungslicht in die gleiche Position fällt. Die Information über die Intensität des gebeugten Lichts gibt den Prozentsatz der Partikel gleicher Größe in der Probe wieder. Die Laserbeugungsmethode verwendet eine Reihe von Fotodetektoren, um die Intensität des gebeugten Lichts unter verschiedenen Winkeln der Partikelgröße des Partikels zu messen Beugungsmodell, durch die mathematische Inversion und dann die Partikelgrößenverteilung der Probe. Und die vom Positionsdetektor empfangene Intensität des gebeugten Lichts ergibt einen prozentualen Anteil der entsprechenden Partikelgröße. Die Abhängigkeit der Intensität des gebeugten Lichts von den Partikeln nimmt mit abnehmender Partikelgröße ab. Wenn die Teilchen nur einige hundert Nanometer klein sind, hängt die Beugungsintensität fast vollständig vom Winkel ab, dh vom gebeugten Licht, das zu diesem Zeitpunkt in einem weiten Winkelbereich verteilt ist, und die Lichtintensität pro Flächeneinheit ist sehr schwach. Der Schlüssel zum Laserbeugungsgranulator liegt in der Messung von Proben unter 1 & mgr; m und in weiten Partikelgrößenbereichen (zig Nanometer bis mehrere tausend Mikrometer). Im Allgemeinen werden die folgenden Techniken und optischen Wegkonfigurationen verwendet: 1, MehrfachlinsentechnologieDas Mehrfachlinsensystem wurde vor den 1980er Jahren in großem Umfang angewendet, wobei eine Fourier-Lichtwegkonfiguration verwendet wurde, bei der die Probenzelle vor der Fokussierlinse und platziert wurde Ausgestattet mit einer Reihe von unterschiedlichen Brennweiten der Linse für unterschiedliche Partikelgrößenbereiche. Der Vorteil ist die einfache Konstruktion, die nur im Zehntel-Grad-Bereich des Brennebenendetektors verteilt werden muss, der Aufwand ist gering. Der Nachteil ist, dass, wenn die Probengröße breit ist, wenn die Linse ausgetauscht werden muss, die Ergebnisse verschiedener Linsen aufgeteilt werden müssen, da eine unbekannte Partikelgröße der Probe bei einer Linsenmessung das Signal verlieren oder aufgrund von Prozessänderungen verursacht werden kann durch Änderungen in der Probengröße kann nicht rechtzeitig reflektiert werden.2, Multi-Light-TechnologieMulti-Light-Source-Technologie wird auch in der Fourier-Strahlengang-Konfiguration verwendet, dass die Probenzelle vor der Fokussierlinse, in der Regel nur im Bereich von Dutzenden von verteilt Gradwinkeldetektor, um den relativen Erfassungswinkel zu vergrößern, so dass der Detektor kleine Partikel empfangen kann, die das optische Signal beugen und den ersten oder zweiten Laser in unterschiedlichen Winkeln relativ zur optischen Achse der ersten Lichtquelle anordnen. Der Vorteil dieser Technik besteht darin, dass nur ein Detektor über mehrere zehn Grad verteilt ist und die Kosten gering sind. Der Messbereich, insbesondere die Obergrenze, kann breit sein. Der Nachteil ist, dass der im kleinen Winkelbereich verteilte Kleinflächendetektor auch zur Kleinteilchenmessung verwendet wird, da die kleinen Teilchen des gebeugten Lichts im Einheitsbereich des Signals schwach sind, was zu kleinen Teilchen beim Signal-Rausch-Verhältnis führt reduziert wird, weshalb das Mehrfachlichtquellensystem im Messbereich über ca. 1500 µm liegt, um sicherzustellen, dass bei folgenden kleinen messgenauen Partikeln die kurze Brennweite der Fokuslinse ausgetauscht werden muss . Darüber hinaus kann das Mehrlinsensystem bei der Vermessung von Proben die verschiedenen Laser einschalten und bei der Trockenvermessung, da die Partikel nur den Probenpool durchlaufen können, nur eine Lichtquelle zur Vermessung verwendet werden, so dass die Allgemeine Verwendung der Multilinsen-Technologie Die Untergrenze der Trockengröße liegt bei weniger als 250 nm.3, Multimethoden-Hybridsystem Das Multimethoden-Hybridsystem bezieht sich auf das Laserbeugungsverfahren und andere Methoden zum Mischen des Partikelgrößenanalysators Laser Beugung Teil der Verteilung nur einige zehn Grad Bereich des Detektors, und dann ergänzt durch andere Methoden wie PCS, in der Regel einige Mikrometer Das oben genannte wird durch Laserbeugung gemessen, und Partikel unter einigen Mikrometern werden durch andere Methoden gemessen. Theoretisch hängt die Untergrenze der Teilchengröße von der Untergrenze der Hilfsmethode ab. Der Vorteil dieser Methode ist, dass die Kosten gering sind und der Gesamtmessbereich breit ist. Die besten Messbedingungen, die von der Methode gefordert werden, wie zum Beispiel die Konzentration der Probe, sind nicht gleich, und darüber hinaus oft schwer auszugleichen Aufgrund des systematischen Fehlers zwischen den verschiedenen Methoden ist es häufig schwierig, das gewünschte Ergebnis im Datenanpassungsbereich der beiden Methoden zu erhalten, es sei denn, es ist bekannt, dass die Partikelgröße der Probe nur innerhalb des Bereichs der Beugungsmethode oder innerhalb des Bereichs liegt der Hilfsmethode. Darüber hinaus erfordert das Multi-Methoden-Mischsystem zwei verschiedene Probenzellen, was für die Nassmessung kein Problem darstellt, da die Probe recycelt werden kann, die Probe jedoch nur für einen Trockenprozess durch die Probenzelle zirkuliert werden kann , so eine Vielzahl von Methoden Mischsystem in der Trockenmessung der unteren Grenze der Partikelgröße kann nur Hunderte von Nanometern sein.4, ungleichmäßige Querweitenkompensation für Weitwinkel-Detektionstechnologie und Anti-Fourier-Optik Die Winkeldetektion der ungleichmäßigen Querschnittskompensation und das optische Anti-Fourier-System wurden Ende der neunziger Jahre entwickelt. Die Anti-Fourier-Strahlengang-Konfiguration wird verwendet, um die Zelle hinter der Fokussierungslinse zu platzieren. In einem sehr weiten Winkelbereich beträgt der allgemeine physikalische Erfassungswinkel bis zu 150 Grad, so dass eine einzelne Linse Dutzende von Nanometern bis zu mehreren Tausend misst Mikrometer der Probe möglich, optische Prinzipskizze im Design des Detektors gezeigt Bei der Verwendung von ungleichmäßigem Kreuz und mit der Vergrößerung der Detektorfläche vergrößerte sich auch die Anordnung, um sowohl die Auflösung von großen Partikeln als auch zu gewährleisten Die Messung stellt auch ein Signal-Rausch-Verhältnis und eine Empfindlichkeit zur Erkennung kleiner Partikel sicher. Keine Notwendigkeit, die Linse zu ersetzen und andere Methoden können von Dutzenden von Nanometern bis zu mehreren tausend Mikrometern Partikel gemessen werden, selbst bei der Trockenmessung kann die Untergrenze 0,1 Mikrometer erreichen. Der Nachteil dieses Ansatzes besteht darin, dass die Kosten des Instruments im Vergleich zu den vorherigen Verfahren hoch sind. Der vom Laser emittierte Laserstrahl wird von einem Mikroskop, einem Lochfilter und einer Kollimator-Kollimation in einen parallelen Strahl von etwa 10 mm Durchmesser fokussiert. Der Strahl wird auf die zu messenden Partikel gestrahlt, ein Teil des Lichts wird gestreut, die Blattlinse die Strahlung auf die Radio- und Fernsehdetektoranordnung. Da sich der Radio- und Fernsehdetektor in der Brennebene der Fourier-Linse befindet, entspricht jeder Punkt auf dem Detektor einem bestimmten Streuwinkel. Die Anordnung von Radio- und Fernsehdetektoren besteht aus einer Reihe von konzentrischen Ringen, von denen jeder ein separater Detektor ist, der das auf das Obige projizierte Streulicht linear in eine Spannung umwandeln und es dann an eine Datenerfassungskarte senden kann, die das elektrische Signal umwandelt Vergrößern, nachdem der A / D-Schalter auf den Computer umgeschaltet wurde. Nun hat sich die tatsächliche Struktur des Laser-Partikelgrößeninstruments stark verändert, aber das gleiche Prinzip. Gegenwärtig sind die Leute zu den folgenden Schlussfolgerungen gekommen: (1) Weniger messen Bei einer Partikelgröße von weniger als 1 mm müssen Sie die Mie-Theorie anwenden. (2) Wenn Sie mehr als 1 mm Partikel messen und die untere Messgrenze des Instruments weniger als 3 mm beträgt, verwendet das Instrument weiterhin die Mie-Theorie oder die Partikelgrößenverteilung von 1 mm in der Nähe eines Peaks „aus dem Nichts“: (3) Der Laser-Partikelgrößenanalysator kann die Beugungstheorie der Bedingungen anwenden: Die untere Messgrenze des Instruments ist größer als 3 mm oder das gemessene Partikel s sind vom Absorptionstyp und die Partikelgröße ist größer als 1 mm. (4) Als universeller Laser-Partikelgrößenanalysator gilt, solange die untere Messgrenze kleiner als 1 mm ist, unabhängig davon, ob große Partikel oder kleine Partikel gemessen werden. sollte die Mie-Theorie verwenden. Fünftens wird die Zusammensetzung des Laserteilchengrößenanalysators verwendet. Eine Lichtquelle (normalerweise ein Laser) wird verwendet, um einen monochromatischen, kohärenten und parallelen Strahl zu erzeugen. Die Strahlverarbeitungseinheit ist ein Strahlverstärker mit einem Integrationsfilter, der einen Strahl aufgeweiteter, nahezu idealer Lichtstrahlen zur Beleuchtung der dispergierten Teilchen erzeugt (eine kohärente starke Lichtquelle mit fester Wellenlänge, ein He-Ne-Gaslaser (λ = 0,63) um) .Partikeldispergierer (nass und trocken) Messen Sie das Streuspektrum des Detektors (eine große Anzahl von Fotodioden) Computer (zur Steuerung von Geräten und zur Berechnung der Partikelgrößenverteilung) Durch technologische Fortschritte kann die untere Messgrenze 0,1 um betragen, einige bis 0.02umSix, Testbetriebsschritte1, Vorbereitung der Ausrüstung zum Einsetzen und Verteilen der Flüssigkeit (des Gases) 2, Probeninspektion, Vorbereitung, Dispersion und Probenkonzentration prüfen den Partikelgrößenbereich und die Partikelform und ob die vollständige Dispersion; 3, Messung ( Wählen Sie das entsprechende optische Modell) 4, der Fehler aus dem Diagnosesystem des Messfehlers (Abweichung), kann von der falschen Probenvorbereitung, Abweichung von der theoretischen Annahme stammen ns der Partikel und / oder aufgrund von Funktionsstörungen und Funktionsstörungen des Geräts verursacht; Sieben, häufig verwendete Hersteller von Laser-PartikelgrößenmessgerätenBritish Malvern Laser-Partikelgrößenmessgerät (Ausland) Europa und die USA Gramm Laser-Partikelgrößenmessgerät (Zhuhai) Dandong Laser-Partikelgrößenanalysator (Liaoning) Acht, das Testobjekt1. Alle Arten nichtmetallisches Pulver: wie Wolfram, helles Kalzium, Talk, Kaolin, Graphit, Wollastonit, Brucit, Baryt, Glimmerpulver, Bentonit, Kieselgur, Lehm und so weiter. Alle arten von metallpulver: wie aluminiumpulver, zinkpulver, molybdänpulver, wolframpulver, magnesiumpulver, kupferpulver und seltenerdmetallpulver, legierungspulver.3. Andere Pulver: wie Katalysator, Zement, Schleifmittel, Medizin, Pestizid, Lebensmittel, Farbe, Farbstoffe, Phosphor, Flusssediment, keramische Rohstoffe, verschiedene Emulsionen.
Quelle: Meeyou Carbide